第1講(原子核與核外電子排布)

1、原子核與核外電子排布一、原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展史古典原子論古典原子論德謨克利特德謨克利特近代原子學(xué)說(shuō)近代原子學(xué)說(shuō)道爾頓道爾頓葡萄干面包模型葡萄干面包模型湯姆孫湯姆孫盧瑟福盧瑟福行星模型行星模型波爾原子模型波爾原子模型波爾波爾電子云模型電子云模型薛定諤薛定諤二.核外電子排布、原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特征、原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特征1）繞核運(yùn)動(dòng)的速度極快（）繞核運(yùn)動(dòng)的速度極快（106m/s)且沒(méi)有確定且沒(méi)有確定的軌道，因此不能測(cè)定它在某一時(shí)刻的位置和的軌道，因此不能測(cè)定它在某一時(shí)刻的位置和運(yùn)動(dòng)軌跡。運(yùn)動(dòng)軌跡。2）電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是通過(guò)它在原子核外某一）電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是通過(guò)它在原子核外某一空間區(qū)域出現(xiàn)機(jī)會(huì)的多少來(lái)描

2、述?？臻g區(qū)域出現(xiàn)機(jī)會(huì)的多少來(lái)描述。2、電子云為直觀起見(jiàn)，把電子在原子核外某處出現(xiàn)的機(jī)會(huì)為直觀起見(jiàn)，把電子在原子核外某處出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多少的狀況用不同密集程度的小點(diǎn)來(lái)表示，就好多少的狀況用不同密集程度的小點(diǎn)來(lái)表示，就好像電子在原子核周?chē)纬闪嗽旗F，故稱電子云像電子在原子核周?chē)纬闪嗽旗F，故稱電子云思考思考從氫原子電子云剖面圖中分從氫原子電子云剖面圖中分析，小白點(diǎn)的疏密與什么有關(guān)？析，小白點(diǎn)的疏密與什么有關(guān)？你知道小白點(diǎn)疏密所表示的意義你知道小白點(diǎn)疏密所表示的意義嗎？嗎？3、核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 1）1）電子層：）電子層：電子的能量：低電子的能量：低高高第一層第二層第三層第四層第五層第六層第七層K層L層

3、M層N層O層P層Q層3、核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 2）2）電子亞層：）電子亞層：電子層電子層1234電子亞層數(shù)電子亞層數(shù)1234亞層符號(hào)亞層符號(hào)1s(球形球形)2s,2p(紡錘形紡錘形)3s,3p,3d4s,4p,4d,4f同一電子層中不同亞層的電子能量也不同：同一電子層中不同亞層的電子能量也不同：EsEpEdEfEx請(qǐng)將同一原子的請(qǐng)將同一原子的2p,3d,2s,1s,3p,4f,3s亞層中亞層中的電子按其能量由低到高的順序排列。的電子按其能量由低到高的順序排列。原子核外電子的能量由所處的電子層和電子亞原子核外電子的能量由所處的電子層和電子亞層共同決定。層共同決定。3、核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 3）3）電

4、子云的伸展方向）電子云的伸展方向s-1種伸展方向種伸展方向p-3種伸展方向種伸展方向yY2pxyzxY2pxyzxyzzY2ppz = px = pyd-5種伸展方向種伸展方向f-7種伸展方向種伸展方向軌道的概念：在一定的電子層上，具有一定的軌道的概念：在一定的電子層上，具有一定的形狀和伸展方向的電子云所占據(jù)的空間稱為一形狀和伸展方向的電子云所占據(jù)的空間稱為一個(gè)軌道。個(gè)軌道。3、核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 4）電子層電子層1234亞層符號(hào)亞層符號(hào)1s2s,2p3s,3p,3d4s,4p,4d,4f各電子層中各電子層中最多軌道數(shù)最多軌道數(shù)11+3=41+3+5=91+3+5+7=16各電子層中最多軌道數(shù)

5、為電子層序數(shù)各電子層中最多軌道數(shù)為電子層序數(shù)(n)的平方，的平方，即即n2個(gè)軌道個(gè)軌道4）電子的自旋）電子的自旋電子自旋有兩種狀態(tài)，相當(dāng)于順時(shí)針和逆時(shí)針兩電子自旋有兩種狀態(tài)，相當(dāng)于順時(shí)針和逆時(shí)針兩種方向（用種方向（用或或 表示）。表示）。每個(gè)軌道最多可容納每個(gè)軌道最多可容納2個(gè)自旋方向相反的電子個(gè)自旋方向相反的電子4、核外電子排布規(guī)律 核外各個(gè)電子層最多能容納的電子數(shù)為核外各個(gè)電子層最多能容納的電子數(shù)為_(kāi)最外電子層上的電子數(shù)不超過(guò)最外電子層上的電子數(shù)不超過(guò)_個(gè)個(gè)次外層上的電子數(shù)不超過(guò)次外層上的電子數(shù)不超過(guò)_個(gè)個(gè) 倒數(shù)第三層不超過(guò)倒數(shù)第三層不超過(guò)_個(gè)個(gè)原子核外電子排布時(shí)，原子核外電子排布時(shí)，一般

6、一般先占有能量較低先占有能量較低的軌道，然后，電子才依次進(jìn)入能量較高的軌道。的軌道，然后，電子才依次進(jìn)入能量較高的軌道。2n281832思考畫(huà)出畫(huà)出15號(hào)、號(hào)、35號(hào)、號(hào)、51號(hào)、號(hào)、82號(hào)、號(hào)、114號(hào)、號(hào)、26號(hào)號(hào)元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖三、核外電子排布的規(guī)律 1.能量最低原理能量最低原理電子在核外排布時(shí)，盡可能占據(jù)能量最低的軌道電子在核外排布時(shí)，盡可能占據(jù)能量最低的軌道1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象：能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象：是指電子層數(shù)較大的某些軌道的能是指電子層數(shù)較大的某些軌道的能量反低于電子層數(shù)較小的某些軌道能量的現(xiàn)象。量反低于電子層數(shù)較小的某些軌道能

7、量的現(xiàn)象。 核外電子排布式：核外電子排布式：表示原子核外電子在每個(gè)電子層表示原子核外電子在每個(gè)電子層中各個(gè)亞層排布情況的式子中各個(gè)亞層排布情況的式子 1.能量最低原理Ex3寫(xiě)出下列原子的核外電子排布式寫(xiě)出下列原子的核外電子排布式 O、P、Ca、Fe(26號(hào)號(hào))書(shū)寫(xiě)電子排布式時(shí)，要從左向右按電子層能量遞增的書(shū)寫(xiě)電子排布式時(shí)，要從左向右按電子層能量遞增的順序排列；每個(gè)電子層中的亞層是按順序排列；每個(gè)電子層中的亞層是按s p d f能量遞增能量遞增的順序排列；各電子亞層上的電子數(shù)標(biāo)在亞層符號(hào)的的順序排列；各電子亞層上的電子數(shù)標(biāo)在亞層符號(hào)的右上角。右上角。 例如氮原子的電子排布式為例如氮原子的電子排布

8、式為1s22s22p3 解析解析:O-1s:O-1s2 22s2s2 22p2p4 4; P-1s; P-1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p3 3; ; Ca-1s Ca-1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 64s4s2 2; ; Fe-1s Fe-1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d6 64s4s2 22.泡利（Pauli）不相容原理2.2.泡利（泡利（PauliPauli）不相容原理）不相容原理同一原子中，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)四個(gè)方面完全一樣的電同一原子中，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)四個(gè)方面完全一樣的電子，即每個(gè)軌道只能

9、容納兩個(gè)自旋方向相反的電子子，即每個(gè)軌道只能容納兩個(gè)自旋方向相反的電子 思考思考 用用軌道表示式軌道表示式描述描述B B原子的核外電子排布原子的核外電子排布C C原子的原子的軌道表示式軌道表示式？軌道表示式：表示原子軌道表示式：表示原子核外電子排布核外電子排布的圖式之一。的圖式之一。用一個(gè)方框用一個(gè)方框(或圓圈或圓圈)表示一個(gè)軌道，用表示一個(gè)軌道，用“”和和“”表示電子自旋狀態(tài)和數(shù)目。表示電子自旋狀態(tài)和數(shù)目。 2.泡利（Pauli）不相容原理 思考思考 用用軌道表示式軌道表示式描述描述B B原子的核外電子排布原子的核外電子排布C C原子的原子的軌道表示式軌道表示式？解析解析:B 1s 2s 2

10、p:B 1s 2s 2p解析解析:C 1s 2s 2p:C 1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p3.洪特規(guī)則3.洪特規(guī)則洪特規(guī)則在能量相同的軌道上有多個(gè)電子時(shí)，電子盡可能的在能量相同的軌道上有多個(gè)電子時(shí)，電子盡可能的先分占不同軌道，且保持自旋狀態(tài)相同，這樣排布先分占不同軌道，且保持自旋狀態(tài)相同，這樣排布可使體系能量降到最低最穩(wěn)定?？墒贵w系能量降到最低最穩(wěn)定。Ex4寫(xiě)出下列原子的價(jià)層電子軌道表示式：寫(xiě)出下列原子的價(jià)層電子軌道表示式：N、O、Fe、Cr（24號(hào)）號(hào)）解析解析: :N 2s 2p O 2s 2p

11、Fe 3d 4s Cr 3d 4s 3.洪特規(guī)則3.洪特規(guī)則洪特規(guī)則在能量相同的軌道上有多個(gè)電子時(shí)，電子盡可能的在能量相同的軌道上有多個(gè)電子時(shí)，電子盡可能的先分占不同軌道，且保持自旋狀態(tài)相同，這樣排布先分占不同軌道，且保持自旋狀態(tài)相同，這樣排布可使體系能量降到最低最穩(wěn)定?？墒贵w系能量降到最低最穩(wěn)定。推論：電子排布時(shí)，電子亞層處于全充滿，半充推論：電子排布時(shí)，電子亞層處于全充滿，半充滿，全空狀態(tài)時(shí)比較穩(wěn)定滿，全空狀態(tài)時(shí)比較穩(wěn)定Ex5寫(xiě)出寫(xiě)出Cu（29號(hào)）的核外電子排布式號(hào)）的核外電子排布式解析：解析：Cu-1sCu-1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d101

12、04s4s1 1例題1 以下表示氦原子結(jié)構(gòu)的化學(xué)用語(yǔ)中，對(duì)電子運(yùn)動(dòng)以下表示氦原子結(jié)構(gòu)的化學(xué)用語(yǔ)中，對(duì)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述最詳盡的是（狀態(tài)描述最詳盡的是（ ） A：He B C1s2 2 DD 解析：解析：A A選項(xiàng)僅表示出氦原子的原子符號(hào)選項(xiàng)僅表示出氦原子的原子符號(hào)B B選項(xiàng)表示出選項(xiàng)表示出氦原子的電子層氦原子的電子層C C選項(xiàng)表示出氦原子的電子層和電子亞層選項(xiàng)表示出氦原子的電子層和電子亞層D D選項(xiàng)表示出氦原子的電子層、電子亞層、電子云選項(xiàng)表示出氦原子的電子層、電子亞層、電子云的伸展方向（即軌道）以及電子的自旋的伸展方向（即軌道）以及電子的自旋小結(jié)小結(jié):軌道表示式對(duì)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述最詳盡軌道表示式對(duì)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述最詳盡下列各組表述中，兩個(gè)微粒一定不屬于同種元素原子的是下列各組表述中，兩個(gè)微粒一定不屬于同種元素原子的是（ ） A.3p軌道有一個(gè)空軌道的基態(tài)原子和核外電子排布為軌道有一個(gè)空軌道的基態(tài)原子和核外電子排布為 1s22s22p63s23p2的原子的原子B.M層全充滿而層全充滿而N